组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 电磁感应 > 电磁感应中的能量转化 > 导体棒在导轨上运动问题 > 电磁感应中的动量、能量问题 > 计算导轨切割磁感线电路中产生的热量
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:403 题号:22085657
如图所示,有两条间距为的等长平行金属导轨放置在水平面上,每条导轨中间都有一段平行等距的不导电的塑料(图中已用虚线框起来表示)把导轨分为长度相等的左右两部分(两部分导轨仍足够长)。左侧的电容器C电容为,右侧的电阻R阻值为。两根金属棒abcd初始时静止在塑料材料上,金属棒都与导轨垂直。abcd质量分别为cd阻值为,整个装置放在竖直向下的磁感应强度大小为1T的匀强磁场中。某时刻给金属棒ab向右的初速度,速度大小为3m/s,使得金属棒abcd发生弹性碰撞。运动过程中所有摩擦力均不计,金属导轨阻值不计,金属棒与导轨接触良好。求:
(1)碰后金属棒abcd各自的速度大小和方向;
(2)碰后金属棒cd在金属导轨上运动0.8m过程中电阻R上产生的焦耳热;
(3)金属棒ab速度不再变化时,电容器C上存储的电荷量。

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解答题 | 较难 (0.4)
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【推荐1】电阻不计的平行金属导轨EFGPMN如图所示放置,EFPM段水平且粗糙,FGMN段倾斜且光滑,FM连接处接触良好,FGMN与水平面成θ=37°角,空间中存在匀强磁场,磁感应强度为B=5T,方向竖直向上,导轨间距均为L=1m,金属棒abcd与轨道垂直放置,两金属棒质量相等,均为m=0.1kg,电阻均为R=2abcd间用轻质绝缘细线相连,中间跨过一个理想定滑轮,两金属棒始终垂直于导轨,cd棒与水平导轨间的动摩擦因数为μ=0.4,两金属棒始终不会与滑轮相碰,金属导轨足够长,g=10m/s2,sin37°=0.6,现将金属棒由静止释放。
(1)求释放瞬间两棒的加速度大小;
(2)判断释放后ab棒上感应电流的方向,并求出两金属棒的最大速度;
(3)假设金属棒ab沿倾斜导轨下滑s=4m时达到最大速度,试求由静止释放至达到最大速度所用的时间及该过程中ab棒产生的焦耳热。
2022-08-21更新 | 1218次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐2】如图所示,两根金属平行导轨放在水平面上,左端向上弯曲且光滑,导轨间距为,电阻不计。水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场,相距一段距离不重叠,磁场I左边界在水平段导轨的最左端,磁感强度大小为,方向竖直向上;磁场II的磁感应强度大小为,方向竖直向下。质量均为、电阻分别为的金属棒垂直导轨放置在其上,金属棒置于磁场II内靠近右边界处。现将金属棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放,使其沿导轨运动。设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好。
(1)若水平段导轨粗糙,两金属棒与水平段导轨间的摩擦力为,固定金属棒,将金属棒从距水平面高度处由静止释放。求:
①金属棒刚进入磁场I时两端的电压;
②若金属棒在磁场I内经过停止运动,求整个过程中安培力对金属棒做的功;
(2)若水平段导轨是光滑的,将金属棒仍从高度处由静止释放,使其进入磁场I,设两磁场区域足够大,两棒匀速运动时均未离开各自的磁场区域。
①判断两金属棒匀速运动时的速度大小关系,并写出依据;
②求金属棒在磁场I内运动过程中,金属棒产生的焦耳热。

2024-05-18更新 | 445次组卷
解答题 | 较难 (0.4)
【推荐3】如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=1m,导轨平面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值R=1.5Ω的电阻;质量为m=0.2kg、阻值r=0.5Ω的匀质金属棒ab放在两导轨上,距离导轨最上端为L2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触.整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示.(g=10m/s2

(1)保持ab棒静止,在0~4s内,通过金属棒ab的电流多大?方向如何?
(2)为了保持ab棒静止,需要在棒的中点施加了一平行于导轨平面的外力F,求当t=2s时,外力F的大小和方向;
(3)5s后,撤去外力F,金属棒将由静止开始下滑,这时用电压传感器将R两端的电压即时采集并输入计算机,在显示器显示的电压达到某一恒定值后,记下该时刻棒的位置,测出该位置与棒初始位置相距2.4m,求金属棒此时的速度及下滑到该位置的过程中在电阻R上产生的焦耳热.
2016-12-08更新 | 1632次组卷
共计 平均难度:一般